劉勝東

0 引言

超欠挖即以隧道設(shè)計開挖輪廓為基準線,將實際開挖獲得的輪廓線與基準線比較,基準線以外部分稱為超挖,基準線以內(nèi)部分稱為欠挖,與基準線重合部分為零超欠挖。

山嶺隧道爆破施工過程中,超挖和欠挖是不可避免的,此現(xiàn)象不僅以前存在,現(xiàn)在存在,以后還將會長期存在。近幾年,各單位在如何做好超欠挖控制方面采取了很多措施并做了大量的工作,取得了一定的效果,但隨著施工規(guī)模的擴張,現(xiàn)場管理和作業(yè)人員的認識和水平問題,控制水平又有反彈。

鑒于控制和減少超欠挖,以及超欠挖對隧道的安全、質(zhì)量、進度和成本的影響關(guān)系重大,本文就超欠挖原因、危害和采取的措施進行歸納總結(jié),以共享提高。

1 超欠挖原因分析

1.1 認識不足

根據(jù)隧道質(zhì)量評定標準,凡隧道出現(xiàn)初襯厚度超過一定范圍該分項為不合格產(chǎn)品,凡隧道二襯厚度不滿足設(shè)計要求的評為不合格:1)交不了工;2)影響進度;3)因返工造成大量的人力、物力的損失,甚至可能在處理超欠挖時引發(fā)塌方造成人員傷亡和財產(chǎn)損失;4)給后期運營帶來安全隱患。要充分認識超欠挖后果的嚴重性,并只有在認識到位的基礎(chǔ)上才能對超欠挖采取有效的控制措施和手段。

1.2 地質(zhì)原因

主要指圍巖的節(jié)理、裂隙等非主觀因素的影響。由于圍巖存在明顯的節(jié)理、裂隙、軟弱夾層、溶洞等,爆破后圍巖不沿周邊炮孔的切割線破壞,而極有可能沿這些結(jié)構(gòu)面或軟弱面破壞,形成主觀很難控制的超欠挖。通常這種情況的出現(xiàn),一方面可能由于自身能力所限,不能及早發(fā)現(xiàn)或者認識不充分,未采取有效的預防和加固措施進行;另一方面監(jiān)測不及時或不真實,造成發(fā)現(xiàn)問題不及時。

1.3 測量放樣

首先,控制點不正確造成放樣錯誤,其結(jié)果形成超欠挖;其次測量操作失誤也是引起超欠挖的因素,而且一旦出現(xiàn)一次操作失誤,其下一循環(huán)在前一個循環(huán)欠挖未處理之前很難保證不出現(xiàn)欠挖。

1.4 爆破技術(shù)

目前山嶺隧道基本上都采用的是新奧法,要求采用光爆技術(shù)或者預裂爆破進行控制超欠挖。但由于預裂爆破技術(shù)還處于摸索階段,并未形成完整的理論和得到推廣;光面爆破在國內(nèi)全面推廣,但爆破參數(shù)的選擇不確定性大,目前大多采用經(jīng)驗法來進行參數(shù)的確定。缺乏專業(yè)爆破技術(shù)人員也是造成超欠挖難于控制的因素。

1.5 斷面檢測

主要針對洞身開挖斷面檢查和二次襯砌前斷面檢測。開挖后未對每循環(huán)進尺進行斷面檢查,或敷衍了事。對發(fā)現(xiàn)的超欠挖部分處理不及時或放任不管。不按規(guī)定頻率進行認真抽查,甚至不檢查,對填寫的內(nèi)業(yè)資料都是閉門造車。缺乏施工經(jīng)驗,不能有效觀察超欠挖的存在,未能及時安排進行復核和處理。

1.6 超前支護施工質(zhì)量差

進行超前支護可以有效保證施工安全,也可減少超挖。但現(xiàn)在在施工超前支護時大多難于保證其施工質(zhì)量,如鋼管間距不均,角度控制差,注漿不飽滿等,故難以控制超欠挖。同時隧道開挖后,沒有及時初噴,導致圍巖暴露時間過長,掉塊和脫落影響超挖的控制。

2 超欠挖對隧道施工的影響

2.1 安全影響

隧道超欠挖控制較好時,線條直順美觀,斷面圓順,極少產(chǎn)生應(yīng)力集中,可避免不必要的變形和塌方;爆破震動控制良好,對圍巖松動圈較小,產(chǎn)生變形和坍塌的幾率小;設(shè)計和實施支護達到要求,可控制變形,避免二次剝皮和返工。在此基礎(chǔ)上,可確保施工安全和企業(yè)的信譽。一旦控制不利,可能在處理超欠挖時引發(fā)塌方造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,并給后期運營帶來安全隱患。

2.2 質(zhì)量影響

根據(jù)隧道質(zhì)量評定標準,凡隧道出現(xiàn)初襯厚度超過一定范圍該分項為不合格產(chǎn)品,凡隧道二襯厚度不滿足設(shè)計要求的評為不合格;超欠挖還會影響噴混凝土、二次襯砌混凝土、排水、壁面美觀等,甚至無法交工。其對施工企業(yè)的信譽和個人的收入影響較大。

2.3 進度影響

超挖造成開挖時間長,出碴時間長,支護時間長,甚至出現(xiàn)襯砌時間長,施工進度難以保障;或因控制不力造成返工,進而投入大量的人力、物力處理,影響工程整體竣工。欠挖的二次處理,不僅會造成新的超挖和支護,還會對后部工序的作業(yè)時間造成影響,對整體進展不利。同時可能造成開挖快,后續(xù)施工進度跟不上,導致步距不合理,出現(xiàn)工序停工和窩工的現(xiàn)象。

2.4 成本和效益影響

超挖對隧道成本的影響主要是增加支護和襯砌的成本,相對而言超挖對巖石開挖成本的影響則較小?，F(xiàn)在督導隧道施工中,均需要進行開挖和支護,如每米隧道多超挖 1m巖石,就開挖成本,增加的費用很少或者不增加,但是由此就要造成增加 1m支護和襯砌混凝土回填的工程量,故超挖對隧道成本的影響是非常大的。就超欠挖而言,超挖對隧道成本的直接影響大于欠挖。但決不意味著欠挖可以忽視,在一定條件下,如果沒有其他輔助設(shè)施消除欠挖,而是用鉆孔補爆的方法來消除,則欠挖預示著產(chǎn)生更大的超挖。因為鉆孔爆破處理欠挖往往會爆下比欠挖量多幾倍的巖石,從而造成人工、材料的超額消耗,浪費更大。

3 控制超欠挖采取的措施

3.1 技術(shù)措施

3.1.1 提高鉆孔質(zhì)量

爆破設(shè)計完成后,鉆孔成為超欠挖控制的關(guān)鍵工序。鉆眼在按設(shè)計眼位開孔的同時,還必須掌握好鉆眼方向和眼深的精度。但由于受鉆孔設(shè)備和鉆孔技術(shù)的限制,鉆孔方向、炮眼深度很難達到光爆要求,因此鉆眼時要注意:周邊眼開眼位置一般應(yīng)使炮眼中心線落在輪廓線上,鉆眼的斜率要根據(jù)孔深來調(diào)整,應(yīng)保證周邊眼眼底在開挖輪廓線外 5 cm左右為宜;如果工作面不平整,應(yīng)按實際情況調(diào)整炮眼深度及裝藥量,力求所有炮孔孔底落在同一個平面上;所有周邊眼應(yīng)保證同一個傾斜角度。

3.1.2 控制周邊眼裝藥量

控制周邊眼裝藥量是控制隧道超欠挖的一項重要技術(shù)措施。周邊眼的裝藥量與巖石的物理力學性質(zhì)、節(jié)理發(fā)育程度、炸藥品種等因素有關(guān),因此,應(yīng)提前探測開挖進工作面所穿過巖石的性質(zhì)、破碎程度,根據(jù)實際要求選擇合適的孔間距、光爆層厚度和炸藥品種,應(yīng)用這些參數(shù)確定最佳的裝藥量。

3.1.3 采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)

目前光面爆破的裝藥結(jié)構(gòu)主要有徑向不耦合裝藥、單段空氣柱裝藥、多段空氣柱間隔裝藥和其他特殊異性裝藥結(jié)構(gòu)。在隧道掘進光面爆破中,應(yīng)根據(jù)工作面的巖性、炸藥品種、炮眼深度和方向,選擇既保證能獲得良好光面爆破效果,又便于操作,易于實現(xiàn)的光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)。因此,對于水平眼淺眼掘進爆破,宜采用炸藥裝于炮孔底部的單空氣柱裝藥結(jié)構(gòu);對于水平眼深眼掘進爆破宜采用炸藥裝于炮孔中部,裝藥里外預留空氣柱的裝藥結(jié)構(gòu);對于垂直炮眼,由于不易實現(xiàn)空氣柱或水柱裝藥結(jié)構(gòu),可以在裝藥底部或上部放置一根細長木條,作緩沖層的空氣柱或水柱裝藥結(jié)構(gòu),均可以取得良好的光面爆破效果,將超欠挖都控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

3.2 制度措施

嚴格按照監(jiān)理程序要求檢查、嚴格按照批準的方案進行實施。

加強獎罰制度,強化內(nèi)部管理:技術(shù)水平的提高是減少超欠挖的前提和最基本的措施。但工人工資收入沒有與掘進質(zhì)量、材料消耗等掛鉤的單位,超欠挖嚴重而工人工資收入與之掛鉤的班組,隧道成型質(zhì)量好,超欠挖也基本上控制在規(guī)定范圍內(nèi)。因此各項目應(yīng)制定和實施相應(yīng)的獎罰條例,對控制好的應(yīng)重獎,對控制不好或者差的應(yīng)對相應(yīng)責任人重罰直至清場。事實證明,實行有效可行的管理措施,各項技術(shù)措施才能得以實施,它是控制超欠挖的關(guān)鍵。

3.3 人員措施

首先對有經(jīng)驗的司鉆工控制周邊眼,并盡可能長期固定;對新進場的人員必須進行理論培訓和現(xiàn)場不少于 10 d的跟班實習,然后再進行綜合培訓后經(jīng)考核合格可正式施鉆?？己藭r根據(jù)施作水平采取不同的待遇,穩(wěn)定和留住人員。對各司鉆崗位人員進行定崗,并與效益工資掛鉤,采取獎懲措施,提高責任心和施作水平等。

3.4 加大執(zhí)行力

制度完善、交底和方案完成、人員配置到位,需要有專人負責落實各項措施的具體落實到位情況,并嚴格執(zhí)行各種考核和激勵制度,才能徹底扭轉(zhuǎn)不利的局面,使超欠挖逐步得到有效的控制,并取得好的效果。

4 結(jié)語

1)隧道開挖施工中要積極運用測量新技術(shù),加強對測量放線的控制,避免在放線時造成隱形的超欠挖。

2)重視并采取專人負責對隧道開挖技術(shù)的統(tǒng)計,及時進行經(jīng)驗總結(jié),要根據(jù)不同的地質(zhì)條件反饋的信息,及時調(diào)整爆破參數(shù)。

3)在滿足技術(shù)經(jīng)濟要求的情況下,鉆爆機械設(shè)備的改造和測量設(shè)備的選擇至關(guān)重要,不能只考慮前期投資的大小而忽視工程的最終成本。

4)應(yīng)杜絕施工中只重視掘進速度,忽視開挖質(zhì)量的思想和認識,意識到超欠挖控制的好壞直接影響工程總體效益。

5)措施和辦法:關(guān)鍵在落實,落實到位,一定能夠取得好的效果,綜合管理水平也會提升。

[1] TB 10204-2002,鐵路隧道施工規(guī)范[S].

[2] TZ 214-2005,客運專線鐵路隧道施工技術(shù)指南[S].

[3] 關(guān)寶樹.隧道施工要點集[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[4] JTJ 042-94,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].